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研究生:倪國敦
研究生(外文):Kuo-Tun Ni
論文名稱:高高屏地區臭氧趨勢分析與氣象因子相關性之探討
論文名稱(外文):Trends in Ozone Concentration and Its Relationship with Meteorological Parameters in Kao-Ping Area, Taiwan
指導教授:陳康興陳康興引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:環境工程研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:149
中文關鍵詞:因子分析趨勢分析大氣臭氧氣象因子
外文關鍵詞:Ambient OzoneTrent AnalysisFactor AnalysisMeteorological Factor
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高屏地區造成空氣品質不佳的主要指標污染物為懸浮微粒(PM10)及臭氧(O3)。臭氧則為二次污染物,乃由其前驅污染物,如碳氫化合物(HC)或揮發性有機物(VOC)及氮氧化物(NOx)經一系列複雜之光化學反應產生。本研究以盒型圖(box plot)來對民國85年~92年高雄市4個空品測站、高雄縣6個空品測站及屏東縣3個空品測站之臭氧濃度作一趨勢探討,再利用Holland et al. (1999)之方法對高高屏地區13個空品測站做長期之月趨勢分析,並搭配因子分析法對臭氧與氣象因子和污染物濃度進行相關性分析,以探討空氣品質劣化之因素。

由月趨勢分析結果顯示每年十月份通常是臭氧濃度最高之月份,隔年3月份次之,而夏季是臭氧最低之季節。趨勢分析結果除了左營是中度相關外,其餘皆屬高度相關,資料之分散性與一致性大致良好,顯示模式之適用性。而高雄市之4個空品站臭氧年變化率比起高高屏空品區更高,顯示高雄市是高高屏地區空氣品質劣化較主要地方。

以因子分析法分析近兩年高臭氧濃度與氣象因子和污染物之間的相關性探討,結果發現春季、秋季、冬季的相關因子大致一樣,氣象因子方面與氣溫、風速與日照時數呈正相關,污染物方面則以NO2、CO、NO、NOX 呈負相關,夏季則是與溼度呈負相關。而值得注意的是,近年來氣溫升高與日照時數的增加,亦應與臭氧污染事件日比例的升高有關,值得持續觀察。
PM10 (suspended particles with diameter below 10 μm) and O3 (ozone) are the dominant air pollutants in Kao-Ping airshed, in which ozone is a secondary pollutant produced from its precursors of NOx (= NO + NO2) and HC (hydrocarbons) via complex photochemical reactions in sunlight. This study first statistically summarized the trends of ozone concentrations using box plots over recent five to six years from four and three air-quality monitoring stations in Kaohsiung City and Ping-Tung County, respectively. Then, the long-term variations of ozone concentrations were analyzed using trend formula proposed by Holland et al. (1999). Finally, multi-variable factor analysis was applied to study the relationships among the ozone concentrations with other air pollutants and meteorological parameters.

Results reveal that the highest peak of ozone concentration appears in October and the second peak appears in March, while the lowest one appears in summer. Except being moderate relationships in Tzyo-Yin station, trend results show strong relationships in all other stations. Results also show that the percentage annual increase in ozone concentration in Kaohsiung City is higher than those in Kaohsiung and Ping-Tung Counties.

The factor analyses reveal that the concentration of ozone is positively correlated with air temperature, wind speed and period of sunshine, while negatively correlated with concentrations of NO2, CO, NO, and NOx in the seasons of spring, autumn and winter; but negatively correlated with relative humidity in autumn. Notably, the percentage increases of ozone events in recent years should be also related to the rises of air temperature and period of sunshine, which should be watched continuously.
第一章 前 言……………………………………..…………1-1
1.1 研究動機………………………………………...……………1-1
1.2 研究目的……………………………………...………………1-2
第二章 高高屏地區空氣品質概述………...………...……..2-1
2.1 各縣市排放量推估………..………………..……….………..2-1
2.1.1 高雄市…………………………………………………2-1
2.1.2 高雄縣…………………………………………………2-2
2.1.3 屏東縣…………………………………………………2-3
2.2 高高屏地區空氣品質回顧……….…………………..………2-4
2.2.1 PSI變化趨勢…………………………………………..2-4
2.2.2 各類空氣污染物濃度變化趨勢………………...…….2-8
2.3 高高屏地區歷年氣象概述…………………….……………2-25
第三章 文獻回顧...…………………………………..…...…3-1
3.1 光化學反應………..……………………………………….…3-1
3.1.1臭氧生成理論………………………………………….. 3-1
3.1.2 H2O2與O3生成潛勢的關係………………………..…. 3-4
3.1-3 削減反應……………………………………….…….....3-5
3.1-4氣溫與臭氧生成之關係………….....…………………...3-6
3.2 前驅物排放量…………………………………….…..………3-6
3.2.1 VOC排放來源……………………………..………....…3-7
3.2.2 NOX排放來源……………………………………..….…3-7
3.3 物理機制………………………………………………..……3-9
3.3.1傳輸作用 ………………………………………..……3-10
3.3.2沉降作用………………………………….…..…….…3-10
3.3.3天氣類型的影響………………………………………3-10
3.4空氣品質長期變化之相關研究……………..…………...…3-11
3.5臭氧的影響……………………………………….............…3-12
3.5.1 對人體的影響………………………............…….…3-13
3.5.2 對農業的影響………………………......………...…3-13
3.5.3 對物體的影響…………………….........…………...3-14
3.6美國空氣品質指標與國內臭氧濃度之相關性分析…...…3-14
3.7主成分分析法……………………..………..………........…3-17
第四章 高高屏地區臭氧濃度之趨勢分析………………....4-1
4.1高高屏地區臭氧濃度變化之探討…………………….…...…4-1
4.1-1盒型圖之意義……………………………………….…4-1
4.1-2臭氧濃度年變化趨勢探討……………………….……4-2
4.1-3臭氧濃度月變化趨勢之探討….……………….....…...4-3
4.2臭氧月長期趨勢分析…………………………………….....…4-6
第五章 臭氧與氣象條件之相關性探討…………………....5-1
5.1以因子分析法分析臭氧與氣象因子之相關性…………....…5-1
5.2 與氣象因子和汙染物之相關性分析..………………….…5-17
第六章 結論與建議……………….………………………...6-1
6.1 結論…………………………...………………………………6-1
6.2 建議…………………………………………………………...6-3
參考文獻……………………………………………………參-1
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